基于STM32的智能改装雷诺实验台制造技术

本实用新型专利技术涉及流体力学实验装置，具体涉及基于STM32的智能改装雷诺实验台。包括实验台、储水箱、恒压水箱，所述储水箱位于实验台下方，所述储水箱一侧设有排水管；所述储水箱内设有电动机和离心泵，所述离心泵通过连接水管与恒压水箱连接；所述实验台相对恒压水箱一侧设有回水池，所述回水池与储水箱通过回流水管连接；所述排水管与回流水管连通；所述恒压水箱内设有溢流板、隔板，所述恒压水箱外部设有示踪水箱；STM32控制箱置于实验台下方，液晶触摸屏、开关设于实验台上。本实用新型专利技术基于STM32的智能改装雷诺实验台，通过多种传感器测量和辅助控制，实现高效准确的数据测量、处理和显示。

Intelligent refitting Renault experimental platform based on STM32

The utility model relates to an experimental device for fluid mechanics, in particular relates to an intelligent modified Reynolds experimental platform based on STM32. Including experiment table, storage tank, pressure tank, the water tank is located in the experimental table below, one side of the water storage tank is provided with a drainage pipe; the water storage tank is provided with an electric motor and a centrifugal pump, the centrifugal pump with constant pressure water tank connected through the connecting pipe; the experimental platform of relatively constant pressure water tank is arranged on one side of the back to the pool, the the pool and the water storage tank is connected with the reflux pipe; the drain pipe is communicated with a reflux pipe; an overflow plate, wherein the baffle is provided with a constant pressure water tank, the constant pressure water tank is arranged outside the water tank below the control box of STM32 tracer; in the experimental platform, LCD touch screen switch is arranged on the test bench. The intelligent refitting Reynolds experiment platform based on STM32 can measure, process and display data efficiently and accurately by measuring and assisting control by various sensors.

【技术实现步骤摘要】
基于STM32的智能改装雷诺实验台
本技术涉及流体力学实验装置，具体涉及基于STM32的智能改装雷诺实验台。
技术介绍
雷诺实验台是测量流体重要参数指标雷诺数的关键仪器设备，主要由循环供水器、恒压水箱、雷诺管、有色水水管、稳水孔板、溢流板、流量调节阀等组成，通过调整流量调节阀来观察和确定层流和紊流现象。目前的实验室雷诺实验台对已有平台做了许多改进，包括恒定水箱采用过滤渗透进水，使水头稳定；实验管段采用流线型喇叭进水，消除钝型水口对实验管段进水的影响；采用多根平行实验管段进行测试和演示，便于对照分析等。但这些改造后的雷诺实验台仍采用纯手动控制，实验准备过程繁琐，指示剂污染水源且不易清洁，同时水流噪声严重干扰教学，不利于实验的实施。授权公告号为CN205508220U的中国技术专利，公开了“一种新型雷诺实验台”，该实验台通过安装流量计，准确测量流体的瞬时流速；循环水箱与回流水管连接，采用手动按压器将水压入进水区，在进水区与恒压区连接连通管，减轻对雷诺管入水口的流体扰动。但这种方法无法准确控制雷诺管内的流量，且设备运行具有较大噪音。综上所述，现有实验台人工数据测量误差大、设备运行噪声大、设备调节精度低、操作复杂，且教学人员和实验人员的劳动量大，所以一种智能操作、高效运行的雷诺实验台在教学中是必不可少的。
技术实现思路
为了解决现有雷诺实验台人工数据测量误差大、设备运行噪声大、设备调节精度低和操作复杂等问题，同时降低教学人员与实验人员劳动量，本技术设计了一种基于STM32的智能改装雷诺实验台，通过多种传感器测量和辅助控制，实现高效准确的数据测量、处理和显示。本技术所采用的技术方案是：一种基于STM32的智能改装雷诺实验台，包括实验台、储水箱、恒压水箱，所述储水箱位于实验台下方，所述储水箱一侧设有排水管；所述储水箱内设有电动机和离心泵，所述离心泵通过连接水管与恒压水箱连接；所述实验台相对恒压水箱一侧设有回水池，所述回水池与储水箱通过回流水管连接；所述排水管与回流水管连通；所述恒压水箱内设有溢流板、隔板，所述恒压水箱外部设有示踪水箱；所述示踪水箱通过指示剂传输管与示踪水箱管道连接，所述指示剂传输管上设有水泵；所述示踪水箱管道一端与恒压水箱连通，另一端与回水池连通；所述排水管、回流水管、连接水管上均设有电磁控制阀；所述示踪水箱管道上设有流量阀；采用高速数字舵机对流量控制阀的开度进行调节；STM32控制箱置于实验台下方，液晶触摸屏、开关设于实验台上，所述STM32控制箱、电磁控制阀、液晶触摸屏、开关、流量阀通过线路连接。优选地，所述储水箱内置水位传感器。优选地，所述回水池外表面有刻度标记。优选地，所述示踪水箱中装有红色墨水，所述指示剂传输管与示踪水箱管道连接处设有针头。优选地，所述恒压水箱相对示踪水箱的另一侧外部设有隔音板，所述恒压水箱（22）内还设有温度传感器。本技术的有益效果是：1、本技术基于STM32的智能改装雷诺实验台，通过多种传感器测量和辅助控制，实现高效准确的数据测量、处理和显示。2、采用多传感器数据采集和滤波处理。设计制作在潮湿环境下依旧稳定运行的多传感器检测系统，使用多种防水传感器并设计传感器变送电路。3、采用STM32单片机内部集成的12位高速ADC对传感器信号采样，并对采集到的数据进行滤波处理，从而获取准确的实验数据。4、采用高速数字舵机对流量控制阀的开度进行调节，通过STM32单片机产生PWM脉冲调制信号控制舵机旋转一定的角度，控制水管流速，同时采用高精度传感器检测流速，形成闭环控制系统，防止水管过流或堵塞。5、实现单片机高速数据处理与存储显示。在触摸显示屏上设置人性化的程序流程选择，从而使用户获得相应实验状态下的原始数据，计算对应条件下的雷诺数。6、通过隔音板降噪，达到教学环境的相对安静。附图说明图1是本技术结构示意图；图中：1.隔音板，2.温度传感器，3.实验台，4.连接水管，5离心泵，6.储水箱，7.水位传感器，8.排水管，9.电磁控制阀，10.STM32控制箱，11.回水池，12.流量控制阀，13.回流水管，14.液晶触摸屏，15.示踪水箱管道，16.开关，17.指示剂传输管，18.水泵，19.示踪水箱，20.溢流板，21.隔板，22.恒压水箱。具体实施方式下面结合实施例来进一步说明本技术，但本技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。如图1所示，一种基于STM32的智能改装雷诺实验台，包括实验台3、储水箱6、恒压水箱22，所述储水箱6位于实验台3下方，所述储水箱6一侧设有排水管8；所述储水箱6内设有电动机和离心泵5，所述离心泵5通过连接水管4与恒压水箱22相连接；所述实验台3相对恒压水箱22一侧设有回水池11，所述回水池11与储水箱6通过回流水管13相连接；所述排水管8与回流水管13连通；所述恒压水箱22内设有溢流板20、隔板21，所述恒压水箱22外部设有示踪水箱19；所述示踪水箱19通过指示剂传输管17与示踪水箱管道15连接，所述指示剂传输管17上设有水泵18；所述示踪水箱管道15一端与恒压水箱22连通，另一端与回水池11连通；所述排水管8、回流水管13、连接水管4上均设有电磁控制阀9；所述示踪水箱管道15上设有流量阀12；采用高速数字舵机对流量控制阀的开度进行调节。STM32控制箱10置于实验台3下方，液晶触摸屏14、开关16设于实验台3上，所述STM32控制箱10、电磁控制阀9、液晶触摸屏14、开关16、流量阀12通过线路连接。优选地，所述储水箱6内置水位传感器7。传感器7可选择投入式液位传感器SIN-P260。优选地，所述回水池11外表面有刻度标记。刻度标记是为了计量单位时间内的水流量，通过STM32内部程序计时，从而算出单位时间内的流速，后面计算雷诺数会用到。优选地，所述示踪水箱19中装有红色墨水，所述指示剂传输管17与示踪水箱管道15连接处设有针头。保证指示剂缓慢、均匀地流入指示剂传输管中。优选地，所述恒压水箱22相对示踪水箱19的另一侧外部设有隔音板1，所述恒压水箱22内还设有温度传感器2。隔音板是为了消除水流产生的巨大噪音，达到教学环境的相对安静；温度传感器可选择DS18B20，防水型。本技术的具体操作过程以及实验原理为:首先，在液晶触摸屏上设定实验模式，分别为层流到紊流调节（上界雷诺数测定）、紊流到层流调节（下界雷诺数测定）、指示剂清洗功能设定。当进行雷诺数测定时，打开电磁控制阀，电动机不断地从储水箱6中抽水至恒压水箱22，使恒压水箱22中的水处于溢流状态，溢流的水通过连接水管4流入储水箱中。示踪水箱15中的红色墨水经过针头和示踪水箱管道15流入指示剂传输管17，从而显示出水流的状态。通过触摸显示屏14可以调节并显示各个电磁控制阀的开合，从而精确控制流量，同时可以显示储水箱中的水位和恒压水箱中的温度，从而判断是否需要对水流量进行调节。当观察到水流从层流过度到紊流（或紊流过度到层流）时，记录水流的流速v，进行多组测量后，计算出水流的上界雷诺数（或下界雷诺数）。当进行指示剂清洗功能时，启动水泵，通过水流的冲击将示踪水箱清理干净；另外，当实验结束进行实验台的清理时，储水箱中的水可以通过排水管排出。上述的实施例仅为本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于STM32的智能改装雷诺实验台，包括实验台（3）、储水箱（6）、恒压水箱（22），其特征在于：所述储水箱（6）位于实验台（3）下方，所述储水箱（6）一侧设有排水管（8）；所述储水箱（6）内设有电动机和离心泵（5），所述离心泵（5）通过连接水管（4）与恒压水箱（22）连接；所述实验台（3）相对恒压水箱（22）一侧设有回水池（11），所述回水池（11）与储水箱（6）通过回流水管（13）连接；所述排水管（8）与回流水管（13）连通；所述恒压水箱（22）内设有溢流板（20）、隔板（21），所述恒压水箱（22）外部设有示踪水箱（19）；所述示踪水箱（19）通过指示剂传输管（17）与示踪水箱管道（15）连接，所述指示剂传输管（17）上设有水泵（18）；所述示踪水箱管道（15）一端与恒压水箱（22）连通，另一端与回水池（11）连通；所述排水管（8）、回流水管（13）、连接水管（4）上均设有电磁控制阀（9）；所述示踪水箱管道（15）上设有流量阀（12）；STM32控制箱（10）置于实验台（3）下方，液晶触摸屏（14）、开关（16）设于实验台（3）上，所述STM32控制箱（10）、电磁控制阀（9）、液晶触摸屏（14）、开关（16）、流量阀（12）通过线路连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于STM32的智能改装雷诺实验台，包括实验台（3）、储水箱（6）、恒压水箱（22），其特征在于：所述储水箱（6）位于实验台（3）下方，所述储水箱（6）一侧设有排水管（8）；所述储水箱（6）内设有电动机和离心泵（5），所述离心泵（5）通过连接水管（4）与恒压水箱（22）连接；所述实验台（3）相对恒压水箱（22）一侧设有回水池（11），所述回水池（11）与储水箱（6）通过回流水管（13）连接；所述排水管（8）与回流水管（13）连通；所述恒压水箱（22）内设有溢流板（20）、隔板（21），所述恒压水箱（22）外部设有示踪水箱（19）；所述示踪水箱（19）通过指示剂传输管（17）与示踪水箱管道（15）连接，所述指示剂传输管（17）上设有水泵（18）；所述示踪水箱管道（15）一端与恒压水箱（22）连通，另一端与回水池（11）连通；所述排水管（8）、回流水管（13）、连接水管（4）上均设有电磁控制阀（9）；所述示...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙长江，宫雪，许卓群，刘生锐，武海洋，刘浩蓬，王馨蔓，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42